中文摘要：

提出并实现了富集、检测一体化量热式生物传感器；微量热和数值分析研究了其检测过程涉及的复杂热信号和热质传递现象；结合实验系统探索了测量规律及提高热检测性能的方法与技术。筛选并优化了用于重金属检测的酶和载体，研究了重金属富集以及脲酶抑制的规律和工作条件；采用流动注射微量热分析法，研究了游离态脲酶水解反应热的变化规律以及重金属离子抑制和联合抑制作用的影响，研究了富集、检测一体化量热的工作条件（流速、温度、进样量等）的影响，得到了重金属离子种类和浓度对反应热的关系。研究表明，富集、检测一体化量热方法强化了有效热信号，可降低重金属离子的检测限，响应次序为砷>铜>镉>铅；建立了量热式生物传感器微反应器内传热传质过程的数学物理模型，数值分析了内部热质传递现象，得到了速度、温度、反应物、生成物浓度和酶活性的变化规律，其变化趋势与实测结果一致；研制了实验系统，探索了富集、检测一体化量热方法进行重金属检测的可能性和相关技术，实现了0.002~0.01mol/L浓度范围的铜离子检测；进一步探索研究了利用人工智能方法改善系统信噪比，提高性能的方法，实现热放大的级联酶反应以及新的酶抑制分析方法。